近日,東北農業大學植物保護學院程曉非教授在國際知名期刊《Journal of Integrative Plant Biology》在線發表了題為“Plant viruses convergently target NPR1 with various strategies to suppress salicylic acid-mediated antiviral immunity”的研究論文,揭示了不同類型植物病毒編碼蛋白靶向并抑制水楊酸受體NPR1功能的分子機制。
團隊前期在《Nature Communications》上報道,蕪菁花葉病毒(TuMV)編碼的NIb蛋白能直接靶向NPR1,并通過阻止NPR1與SUMO3的互作和后繼的蘇木化修飾,以抑制水楊酸介導的抗病毒反應(Liu et al., 2023)。在此基礎上,本研究針對不同類型的植物病毒是否也能編碼蛋白靶向NPR1并對其功能,這一重要科學問題展開研究。首先,團隊以正義RNA病毒——苜蓿花葉病毒(AMV)和馬鈴薯X病毒(PVX),單鏈DNA病毒——甜菜嚴重曲頂病毒(BSCTV)、以及負義RNA病毒——馬蹄蓮褪綠斑點病毒(CCSV)為材料,比較分析了它們對野生型、NPR1過表達和npr1敲除突變體的侵染能力以及水楊酸處理對各病毒的影響,結果發現水楊酸信號通路具有重要的廣譜抗病毒作用。
進一步研究發現,AMV編碼的CP蛋白、BSCTV編碼的V2蛋白、PVX編碼的RdRp蛋白和CCSV編碼的NSs蛋白都能與NPR1直接互作。
并且AMV的CP蛋白通過招募Skp1/cullin1/F-box(SCF)E3連接酶的核心成分Skp1,誘導NPR1的降解,而BSCTV的V2蛋白通過招募核輸出因子ALY蛋白,抑制NPR1進入細胞核。
總之,本研究揭示了水楊酸信號通路的廣譜抗病毒功能,以及不同類型植物病毒靶向并抑制NPR1介導的免疫反應的分子機制,為后續利用NPR1開發廣譜抗病毒策略奠定了理論基礎。
東北農業大學在讀博士生姜雪和已畢業碩士生楊英帥為該論文的共同第一作者,植物保護學院程曉非教授和武曉云副教授為該論文的通訊作者,東北農業大學為第一署名單位。生命科學學院李勇教授、農學院武小霞教授和植物保護學院教師季葦芹,吉林省農業科學院王永志研究員,西班牙國立生物技術中心的Bernardo Rodamilans博士和Juan Antonio García研究員參與了本研究。本研究得到了國家自然科學基金優秀青年項目(32022071)、十四五重點研發計劃(2023ZD04036-4)、黑龍江省省屬本科高校“優秀青年教師基礎研究支持計劃”(YQJH2023186)和東北農業大學領軍人才支持計劃(NEAU2023QNLJ-010)的聯合資助。
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